本发明属于配电设备技术领域，具体涉及一种封闭式高压柜智能非电气量保护控制传输终端装置。
背景技术：
封闭式高压开关柜分别包括仪表室、母排室、电缆室、开关室等。电缆室实现电缆与开关引出线实现电气连接，通风靠后背板上的散热孔自然对流，母排室与相邻间隔实现空间相同，对外呈封闭状态。现有技术中存在如下问题：
一、母排室成排与每个间隔开关上侧引出线固定相连，负荷电流较大时就会发热，运行中禁止打开观看和测量、除热，由于发热点在密封柜内无法自然散去，发热严重时接头会变红甚至熔断，直接造成生产事故；
二、封闭式高压柜在运行中不能打开，无法实时监测运行中柜内的温度和湿度，以及各种非正常状态，尤其是母排室和电缆室，母线排、绝缘子表面粗糙，易积尘、受潮，绝缘元件上的污秽受潮，就会形成了电介质薄膜，泄漏电流随之增加，在阴雨、雾和雷雨等恶劣气象条件下，造成放电接地等事故。
三、封闭式高压柜在运行中，若空气潮湿和导电设备表面积灰，极易产生放电弧放电，值班人员也无法短时间内通过正常的现场值守发现电弧放电的光感和烟雾，保护装置因阻抗值很大，或其他原因无法动作，就会烧毁本间隔高压柜和相邻高压柜，直至将整个高压室内高压柜全部烧毁。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种封闭式高压柜智能非电气量保护控制传输终端装置，以解决现有技术的问题，本发明能够有效保证设备的安全、稳定运行。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种封闭式高压柜智能非电气量保护控制传输终端装置，包括封闭式高压柜本体，封闭式高压柜本体的仪表室上安装有智能非电气量保护控制传输终端，封闭式高压柜本体的母排室顶部设置有第一风扇、第一温度传感器和第一湿度传感器，封闭式高压柜本体的电缆室顶部设置有第二温度传感器、第二湿度传感器、光线感应器以及烟雾传感器，电缆室的侧壁安装有加热器和第二风扇，所述第一温度传感器、第一湿度传感器、第二温度传感器、第二湿度传感器、光线感应器以及烟雾传感器的信号输出端连接至智能非电气量保护控制传输终端，且智能非电气量保护控制传输终端的输出端连接至第一风扇、第二风扇以及加热器。
进一步地，所述第二温度传感器、第二湿度传感器分别为三个，每个母线的上侧对应设置一个第二温度传感器和一个第二湿度传感器，且第二温度传感器和第二湿度传感器固定在电缆室的顶壁上。
进一步地，所述第二风扇设置在电缆室的后侧壁上。
进一步地，所述第一温度传感器和第一湿度传感器位于同一水平面上。
进一步地，所述第二温度传感器、第二湿度传感器、光线感应器以及烟雾传感器位于同一水平面上。
进一步地，所述智能非电气量保护控制传输终端包括主控模块，主控模块上连接有电源模块、液晶人机界面模块、温湿度检测模块、动态模拟指示模块、温湿度控制模块、通信模块和高压带电显示、自检、验电及核相模块；
所述主控模块：用于接收处理开关柜内温湿度、光感、烟感等非电气量信息(第一温度传感器、第一湿度传感器、第二温度传感器、第二湿度传感器、光线感应器以及烟雾传感器的非电气量信息)，按照编写的运算程序进行对比计算，并且输出控制信号至第一风扇、第二风扇以及加热器，并将信息上送通信模块，上送个测量信息、告警信号；
所述电源模块：用于为主控模块供电；
所述液晶人机界面模块：用于反映各种非电气量实时数据如：温度、湿度；故障告警：如温度高、湿度高、光感越线告警、烟雾告警、高频声噪告警；参数设置：通讯参数、动作定值、非电气量开关跳闸设置。
所述温湿度检测模块：用于通过分布于高压柜母线室、电缆室内的温湿度传感器探头将不同空间中温湿度值上传到智能非电气量保护控制传输终端装置中温湿度检测模块中，该模块将模拟信号转变为中央处理器可以识别的数字信号；
所述动态模拟指示模块：用于实时接受一次设备位置状态，并通过此模块进行反映显示，如：开关位置、刀闸、地刀、弹簧储能状态、线路侧带电情况反映；；
所述温湿度控制模块：用于接收到温湿度检测模块传输过来的可以识别的数字信号实时进行判断、运算、输出，正常只显示实时数据，过高启动风扇、过低进行加热、过高温湿度发出告警，超高温湿度，结合光感和烟感进行开关跳闸；
所述通信模块：用于将每个间隔封闭高压柜内温湿度数据通过485通讯口上传到全站非电气量数据监测控制平台，室全站非电气量数据收集系统的终端设备数据上送口；
所述高压带电显示、自检、验电及核相模块：用于实时显示高压柜线路侧是否带有电压，高压传感器和过压保护器是否将线路带电信息传递给智能非电气量保护控制传输终端装置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明的对封闭式高压柜的柜体内的湿度、光感、烟雾可以进行实时监测；并且当柜体内温度、湿度、光感、烟雾达到报警时可以根据事先设定自动开启风扇、加热器等相应的设备进行环境控制，特殊情况下，如果因特殊原因(保护装置或开关、高压保险未动作)，开关没有跳闸，智能非电气量保护控制传输终端将根据温度、湿度(温湿度采用三取二方式)、烟感、光感(烟光采用温湿度辅助条件下的动作方式，防止误动)等进行综合判断，延时向开关发出跳闸令，隔离故障区域，从而有效保证了设备的安全、稳定运行。
封闭式高压柜智能非电气量保护控制传输终端能够将开关内在正常运行、发生故障初期、故障发生、故障后的相关非电气量(温度、湿度、光度、烟感等信息)进行多点采录，通过常规综自变和智能变61850规约远动通讯技术可以无缝融入智能变的设备管理范畴，将每个间隔内的相关非电气量信息(温度、湿度、光度、烟感等信息)上传远方运行监控平台，在远方监控设备上设置越线定值、启动越线、推事故告警信息，同时提供远方非电气量实时状态地理分布图，通过远方全站综合非电气量与电气量实时状态地理分布图的分布情况，给远方监控人员提供真实的全站正常状态、周期历史数据和异常故障分析数据，便于运行调度人员对比判断抉择。
封闭式高压柜智能非电气量保护控制传输终端将采集的相关非电气量信息(温度、湿度、光度、烟感等信息)进行比较和逻辑运算，对于柜内温度高于某设定定值，通过控制该高压柜内加热器、排风机进行温湿度调节，(例如当温度大于60℃或湿度大于70％rh时开启排气扇；若温度小于60℃且湿度大于70％rh时开启加热器和排气扇；若温度大于80℃或湿度大于80％rh时开启排气扇，并且装置发出告警声响信号，液晶显示打出“温度高”或“湿度高”等告警信息；若温度大于150℃或湿度大于95％rh时除排气扇，并且延时5s跳开开关(这种情况用户可以根据自己情况设定)；又例如当光度和烟感达到某个值延时1秒，告警并跳开关(这种情况用户可以根据自己情况设定)，保证电气设备的良好运行。
封闭式高压柜智能非电气量保护控制传输终端将提高不同于以往简单的“一对一”数据采集方式，对于温湿度传感器采用“三区二”方式进行数据采集和使用，保证了数据的可靠度，另外，可扩充高压母线接头的表面无线测温头，对带电设备关键接点进行实时测温，保证了数据的真实可信，同时使用传输数据速度快、质量高的传感器完成采集传输功能。
封闭式高压柜智能非电气量保护控制传输终端除了对高压柜电缆室温湿度进行监控，还可对母排室进行温湿度监控，提供了在母排室顶部的一个排气扇，当温湿度高的情况下，开启排气扇，减轻母排由于过负荷产生的发热。
附图说明
图1为本发明的整体结构主视图；
其中，1为智能非电气量保护控制传输终端，2为封闭式高压柜本体，3为加热器，4为第一风扇，5为第一温度传感器，6为光线感应器，7为烟雾传感器，8为第一湿度传感器，9为母排室，10为电缆室，11为第二温度传感器，12为第二湿度传感器；
图2为智能非电气量保护控制传输终端框图；
图3为lpc2290框图；
图4为高压带电显示电路图；
图5为动态模拟指示电路图；
图6为液晶人机界面；
图7为液晶模块电器特性图；
图8为测量界面示意图，其中(a)为界面一；(b)为界面二；(c)为界面三；(d)为界面四；(e)为界面五；(f)为界面六；(g)为界面七；
图9为rs485/modbus通信模块电路图；
图10为安装尺寸图；
图11为背板接线图；
图12为背板接线局部放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
参见图1，一种封闭式高压柜智能非电气量保护控制传输终端装置，包括在封闭式高压柜本体2的仪表屏上安装智能非电气量保护控制传输终端1，在封闭式高压柜本体2的母排室9顶部设置有第一风扇4、第一温度传感器5、第一湿度传感器8；在封闭式高压柜本体2的电缆室10顶部设置有第二温度传感器11、第二湿度传感器12、光线感应器6、烟雾传感器7，在电缆室10的下侧两边设有加热器3，在电缆室10的后下侧装第二风扇；所述第一温度传感器5、第一湿度传感器8、第二温度传感器11、第二湿度传感器12、光线感应器6以及烟雾传感器7的信号输出通过信号线及走线槽连接至智能非电气量保护控制传输终端1；智能非电气量保护控制传输终端1同时对所述第一风扇4、第二风扇和加热器3执行控制。
高压柜智能非电气量保护控制传输终端将包含：高压柜内温湿度、烟感、光感控制功能，告警提示，高压带电显示，动态模拟指示，液晶人机界面，通信，就地紧急跳闸等模块。
实现如下功能：
(1)将开关内在正常运行、发生故障初期、故障发生、故障后的相关非电气量(温度、湿度、光度、烟感等信息)进行多点采录；
(2)将本间隔内的相关非电气量信息(温度、湿度、光度、烟感等信息)就地液晶显示；
(3)将本间隔内的相关非电气量信息(温度、湿度、光度、烟感等信息)上传至后台；
(4)在后台或装置里能设置越线定值，启动越线推事故告警信息；
(5)“智能非电气量保护控制传输终端”将采集的相关非电气量信息(温度、湿度、光度、烟感等信息)进行比较和逻辑运算，对于柜内温度高于某个值(例如90°时)延时3秒跳开关；
(6)封闭高压柜内温度过高和湿度过高时，该装置可以开启自动通风降温除湿功能，保证电气设备的良好运行。
(7)高压带电显示功能
(8)动态模拟指示功能
具体如下：
(1)主控模块
lpc2290采用16/32位arm7tdmi-stmcpu，具有实时仿真和嵌入式支持。特殊的16位
主要特性：
采用lqfp144封装的s16/32位arm7tdmi-s微控制器。
片上16kb静态ram。
使用uart0的串行启动加载器提供在系统下载和编程能力。sembeddedice-rtandembeddedtrace接口，实时调试片上realmonitortm软件以及高速实时跟踪指令执行。
两个互连的can接口，具有先进的验收滤波器。
其他串行接口包括两个uart(16c550)，快速i2c(400kbits/s)和两个spi。s通道10位a/d转换器，转换时间低至2.44μs。
stwo32-bittimers(有4个捕获和4个通道)，pwm单元(6个输出)，实时时钟和看门狗。s矢量中断控制器，具有可配置的优先级和向量地址。可配置的外部存储器接口，最多4个存储区，每个存储区最多16m带宽8/16/32位数据宽度。
高达76个通用i/o引脚(5v容限)。
最多可用9个边沿/电平敏感的外部中断引脚。
可编程片上锁相环可提供60mhz的最大cpu时钟，建立时间为100μs。son片上晶体振荡器，工作频率范围为1mhz至30mhz.s两种低功耗模式，空闲和掉电。
处理器通过外部中断从掉电模式中唤醒。
双电源供电：xcpu的工作电压范围为1.65v至1.95v(1.8v±0.15v)。xi/o电源范围3.0v至3.6v(3.3v±10％)5v容忍i/opads
(2)柜内温湿度、烟感、光感控制功能
传感器路数：装置可带四路“温湿度一体式传感器”。传感器分别标记为ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ。传感器ⅰ为独立一路使用，测量结果显示为传感器a。传感器ⅱ、ⅲ、ⅳ采用逻辑分析运算后，合并输出做为一路使用，测量结果显示为传感器b。
温湿度显示：液晶屏显示实际的温湿度测量值，若温湿度值均显示“88”，表示对应路温湿度传感器不存在。
低温温度控制：当温度低于设定温度下限或者2度时，启动加热；当温度高于温度上限或者20度时，停止加热。
高温温度控制：当温度高于设定排风上限或者45度时，启动排风并过热报警，后面33、34接线端子输出无源常闭点，供用户作报警信号输出用；后面板19、20接线端子输出无源常闭端子，供用户接风扇用；当温度低于排风下限或者30度时，停止排风并解除过热报警，对应的端子输出无源常开点。
湿度控制：当湿度高于设定湿度上限时，启动加热；当湿度低于设定湿度下限时，停止加热。
加热器故障报警：当加热器工作时，若检测到加热器发生故障，前面板报警指示灯亮，后面17、18接线端子输出无源常闭点，供用户作报警信号输出用。
用户可根据实际需要自行设置温度、湿度、排风的上下限。
当环境温度大于40度时，无条件停止加热，以防止过热损伤。
(3)告警提示
告警提示分别在远方和就地实现，其中就地告警是由设备面板上的led和防误语音提示实现，远方是通过通信通知上位机实现。
智能防误语音提示
1>当手车处于实验位置与工作位置之间,此时若合断路器,有“请分断路器”的语音提示，直至断路器分闸后停止。
2>当手车处于实验位置与工作位置之间,此时若接地开关误被强制合闸时，有“请分接地开关”的语音提示，直至接地刀分闸后停止。
3>断路器合闸状态，接地开关合闸状态，误将小车从试验位置推至工作位置时，有“请分断路器，请分接地开关”的语音提示。
4>当柜体主回路送电，柜前有人停留时，有“本柜主回路已带电”的语音提示。
烟感、光感报警功能
1>当有烟感报警时，烟感报警指示灯亮，紧急跳闸节点1闭合；
2>当有光感报警时，光感报警指示灯亮，紧急跳闸节点2闭合；
3>当即有烟感报警，同时又有光感报警时，烟感报警指示灯亮，紧急跳闸节点1闭合，光感报警指示灯亮，紧急跳闸节点2闭合，备用跳闸节点闭合。
(4)高压带电显示
a、b、c三相led启辉电压(kv)：母线额定电压×(0.15～0.65)
a、b、c三相闭锁启控电压(kv)：母线额定电压×0.65
当a、b、c三相高压带电指示灯都不亮，表示三相均无高压，闭锁解除指示灯亮，背面33、34接线端子输出无源常闭接点，给用户作电磁解锁。若有高压带电指示灯亮时，表示该相已带高压，闭锁解除指示灯灭，背面33、34接线端子输出无源常开接点，给用户作电磁闭锁。
(5)动态模拟指示
断路器状态显示
1>断路器合闸时，红色模拟条01发光。
2>断路器分闸时，绿色模拟条02发光。
手车位置显示
1>工作位置接点闭合时，红色垂直模拟条03(1)、03(2)发光，显示断路器位于工作位置。
2>试验位置接点闭合时，绿色水平模拟条04(1)、04(2)发光，显示断路器位于试验位置。
接地开关位置显示
1>接地开关接点闭合时，红色模拟条05发光，表示接地开关处于合闸状态。
2>接地开关接点断开时，绿色模拟条06发光，表示接地开关处于分闸状态。
弹簧储能位置显示
1>储能接点闭合时，红色指示灯07发光，表示断路器已储能。
断路器分合闸回路电压测量并显示
1>当断路器位于合闸时，装置测量断路器合闸输入端子7、8之间的电压，并通过液晶显示出所测量的实际电压值。
2>当断路器位于分闸时，装置测量断路器分闸输入端子10、11之间的电压，并通过液晶显示出所测量的实际电压值
注：失电状态下所有的发光指示均不亮，以上接点信号均来自辅助接点。
(6)液晶人机界面：
可实现液晶人机对话定值输入功能
测量界面说明
设备开机显示公司名称。
当进入测量状态后，液晶屏会自动翻屏，轮流显示界面1温湿度测量值、界面2断路器分合闸回路电压测量值、界面3无线触头测温值。
温湿度界面1显示如图8的(a)，分别为时间、第一路温湿度测量值、第二路温湿度测量值。若温湿度测量值均显示为88，则表示无温湿度传感器或者温湿度传感器故障。
断路器分合闸回路电压界面2显示如图8的(b)，分别为时间、断路器合闸回路电压、断路器分闸回路电压。若断路器信号为开关量信号时，则不显示界面2。
按键操作说明
装置共四个按键，通过按键进行相应操作。
上键：进行加1操作。
下键：进行操作位选择。
取消：返回上一层操作菜单，不保存修改数据。
确认：对所进行的操作确认并保存设置数据，或者进入相应设置的下一层菜单。
参数设置说明
按任意键进入参数设置菜单选择界面4，主要参数设置功能包括:测量信息、环境控制、时间设置、通讯设置、告警设置、告警查询、自检状态、报警延时。被选择的设置菜单项有阴影，按上键或下键进行设置菜单项选择，按确认键进入相应设置菜单项，按取消键返回测量界面。
测量信息：进入测量信息界面后，显示界面2和界面3，按上键或下键进行切换显示，按确认和取消键返回参数设置菜单选择界面。
环境控制：进入环境控制界面5，按上键或下键进行需修改项选择，按确认键进入参数修改，按取消键返回界面4。进入参数修改后，按下键进行位操作选择，按上键进行位加1操作，按确认键保存参数设置，按取消键返回界面5。
时间设置：进入时间设置界面6，按确认键进入参数修改，按下键进行位操作选择，按上键进行位加1操作，按确认键保存参数设置，按取消键返回界面4。
通讯设置：进入通讯设置界面，按确认键进入参数修改，按下键进行位操作选择，按上键进行位加1操作，按确认键保存参数设置，按取消键返回界面4。
自检状态：选中“自检状态”按下确认键后，加热a、加热b、报警、排风和通讯的发送与接收指示灯均闪烁三次，表示装置自检通过。
报警延时：报警延时主要是人体感应功能的投退设定和报警的延迟时间设定。进入人体感应界面7，按确认键进入参数修改，按下键进行位操作选择，按上键进行位加1操作，按确认键保存参数设置，按取消键返回界面4。
(7)通信功能
采用rs-485通讯接口和标准modbus规约，可以将测控信息、开关量状态和变位信息、报警信号、soe事件内容，实现远方的集中管理和监控。
(8)智能非电气量保护控制传输终端技术参数
供电电源：ac85v～265v或dc140v～375v
工作环境：温度-20℃～+70℃相对湿度≤95％rh
功耗：≤15w
抗电强度：外壳与端子间≥ac2000v
绝缘性能：外壳与端子间≥100mω
抗电磁干扰功能：符合gb/t14598.13、gb/t14598.14、gb/t14598.9、gb/t14598.10的要求。
输出接点容量：ac220v，5a(无源)，外部串联负载1；ac220v，5a(无源)，外部串联负载2；ac220v，3a(无源)，外部串联报警器(输出接点可设置为：超温报警和断线报警两种，默认为超温报警输出)；ac220v，5a(无源)，外部串联闭锁装置
温湿度测量范围
湿度测量范围：0～100％rh
温度测量范围：-20～70℃
人体感应时间：≤3秒
温湿度测量精度
湿度测量精度：±3.0％rh
温度测量精度：±1℃
工作环境
温度：–20～70℃；
湿度：5～95％不结露
数据通讯
通讯方式：rs485接口
通讯协议：modbusrtu
通讯波特率：9600bps
数据格式：8个数据位1个停止位无校验位
(9)安装及接线
本产品为面板嵌入式安装，只需在面板上开孔，开孔尺寸为220mm*165mm。使用配套的三个安装支架固定在面板上即可。单位：mm
背面接线图
接线说明
上面背面接线图为常规接线图，具体接线图参看用户订货需求，不同用户有变动。
检验相应功能参见
做工频耐压实验时，请将所有端子拔出。
按照实际端子接线后，校验无误方可通电工作。
装置面板说明
01：断路器合闸指示
02：断路器分闸指示
03(1)、03(2)：工作位置指示
04(1)、04(2)：试验位置指示
05：接地开关合闸指示
06：接地开关分闸指示
07：储能指示
08：高压带电指示
09：闭锁指示
10：烟感传感器
11：加热、排风、报警指示灯
12：液晶显示屏
13：设置按键
14；远方/就地转换开关
15：分闸/合闸转换开关
16：储能开关
18：光感传感器
下面对本发明实施例操作过程做详细描述：
当母排室9内的母排负荷过高时，母排室9内温度上升，智能非电气量保护控制传输终端1通过第一温度传感器5得到温度过高的信息，然后控制第一风扇4运转降温。如果开启第一风扇4后温度继续升高，智能非电气量保护控制传输终端1就会控制母线排自动断电。
当母排线、绝缘子表面粗糙，易积尘、受潮，绝缘元件上的污秽受潮，母排表面形成了电介质薄膜，产生电弧等瞬时放电，光线感应器6会上传智能非电气量保护控制传输终端预报警，提醒值班人员有可能安全隐患，若电弧引起局部温度过高产生烟雾，烟雾传感器7检测到有烟雾颗粒就会上传智能非电气量保护控制传输终端并报警，智能非电气量保护控制传输终端控制风扇排烟降温。当空气潮湿时候，第二湿度传感器12上传智能非电气量保护控制传输终端，智能非电气量保护控制传输终端控制加热器3工作，降低湿度。智能非电气量保护控制传输终端还可以记录温度变化，定期检修时观察某段时间温度持续上升表示开关柜出现故障，维护人员应当及时对开关柜进行检查。
本发明采用多路采集温湿度传感器数据进行测量、运算、告警、排风除热除湿；辅助光传感器和烟雾传感器，提高温湿度故障判断可靠性，是对电气量保护的后备保护；将每个间隔内的温湿度数据、状态和告警信息上传到变电站非电量数据采集监控平台上，通过全面数据比较，可以发现整个高压柜内某个位置存在发热情况，便于停电检修和检查；同时周期数据比较，可以发现某个位置容易进水蒸汽，或某个季节容易发生潮气重，及时采取措施进行处理；封闭高压柜智能非电气量保护控制传输终端是变电站非电气量监控平台的一个终端，整体运作体现效果明显。